【C/C++】C/C++编程——整型(二)

在 C++ 中，整型数据可以分为有符号数（Signed）和无符号数（Unsigned），这两种类型主要用于表示整数值，但它们在表示范围和用途方面有所不同。默认情况下，整数类型如 int、short、long 都是有符号数，通过在这些类型前加上 unsigned 关键字可以定义无符号数（例如：unsigned long）。字符型 char 可以是有符号的或无符号的，具体取决于编译器的默认设置。

有符号数 (Signed)

有符号整数可以表示正数、负数以及零。C++ 中的有符号整型包括：

• short 或 signed short
• int 或 signed int
• long 或 signed long
• long long 或 signed long long

有符号整型的表示范围是对称的，以 0 为中心，向正负两方向延伸。例如，如果一个有符号整型用 8 位（1 字节）表示，则其范围是从-128 到 127。这是因为其中一个位用于表示符号（通常是最高位），剩余的位表示大小。这一部分上一节中已经详细介绍了，有兴趣的朋友可以去看看。

无符号数 (Unsigned)

无符号整数仅用于表示非负数（包括零）。C++ 中的无符号整型包括：

• unsigned short
• unsigned int
• unsigned long
• unsigned long long

无符号整型的表示范围从 0 开始，向正方向延伸。继续上面的例子，如果一个无符号整型用 8 位表示，则其范围是从 0 到 255。所有的位都用于表示大小，没有位被用于表示符号。

表示范围

无符号数的表示范围是有符号数的两倍，但它不能表示负数。

名称	大小（字节）	取值范围	说明
unsigned char	1	0 到 255	通常用于存储小的非负整数或字符。
unsigned short	2	0 到 65,535	适用于存储中等大小的非负整数。
unsigned int	4	0 到 4,294,967,295	常用于存储大的非负整数。一般来说，这是最常用的无符号整数类型。
unsigned long	4 或 8	0 到 4,294,967,295 或更大	用于存储大的非负整数，其具体大小依赖于编译器和平台。
unsigned long long	8	0 到 18,446,744,073,709,551,615	用于存储非常大的非负整数。

有符号数与无符号数的区别

区别

有符号数是最高位为符号位，0 代表正数，1 代表负数。

#include  // 引入输入输出流库
using namespace std; // 使用标准命名空间，避免每次调用标准库函数时都要加std::

int main() // 主函数入口
{
    signed int a = -1089474374; // 定义一个有符号整型变量a，并赋值为-1089474374
    cout << std::hex << a << endl; // 将cout的输出格式设置为十六进制，并输出变量a的值，然后输出一个换行符
    
    si
    // b    f    0    f    f    0    b    a
    // 1011 1111 0000 1111 1111 0000 1011 1010

    return 0; // 返回0，正常结束程序
}

这段代码的作用是定义一个有符号整数 a，并将其初始化为 -1089474374。然后，使用 cout 以十六进制的形式输出这个整数的值，最后以换行符结束输出。

• signed int a = -1089474374;：这里定义了一个 signed int（有符号整型）变量 a，并给它赋了一个负值 -1089474374。

• cout << std::hex << a << endl;：

  • std::hex：这是一个 I/O 操作符，用来告诉 cout 后续的整数输出应该以十六进制的形式表示。
  • a：输出变量 a 的值，由于之前指定了十六进制格式，所以 a 的值将以十六进制形式显示。
  • endl：这是一个操作符，用来在输出流中插入一个换行符，并刷新输出缓冲区，使得输出立即出现在目标设备上（如屏幕）。

• b f 0 f f 0 b a 是 a 的十六进制表示，对应的二进制形式是 1011 1111 0000 1111 1111 0000 1011 1010。十六进制的每一位对应二进制的四位，从左到右依次是：b（1011）、f（1111）、0（0000）、f（1111）、f（1111）、0（0000）、b（1011）、a（1010）。可以看到它的最高位为 1，表示它为负数。

无符号数最高位不是符号位，而就是数的一部分，无符号数不可能是负数。

十进制数 3236958022 的二进制表示方式为：1011 1111 0000 1111 1111 0000 1011 1010

如果将其当作无符号数来看待，那么它的原码为： 1100 0000 1111 0000 0000 1111 0100 0110，

十六进制表示为：c 0 f 0 0 f 4 6

#include  // 引入标准输入输出流库，用于输入输出操作
using namespace std; // 使用标准命名空间std，避免每次调用标准库函数时都要加std::

int main() // 主函数入口，程序从这里开始执行
{
    unsigned int a = 3236958022; // 定义一个无符号整型变量a，并赋值为3236958022
    cout << std::hex << a << endl; // 将cout的输出格式设置为十六进制，并输出变量a的值，然后输出一个换行符

    return 0; // 主函数返回0，表示程序正常结束
}

• unsigned int a = 3236958022;：这里定义了一个 unsigned int（无符号整型）变量 a，并将其初始化为 3236958022。

• cout << std::hex << a << endl;：跟上个例子一样，这一行代码使用 cout 来输出变量 a 的值，但在输出之前，使用 std::hex 来指定输出格式为十六进制。endl 是用来在输出的末尾添加一个换行符，并且刷新输出缓冲区，确保输出立即显示。

  • std::hex：这个操作符改变了 cout 的状态，使得随后的整型输出以十六进制形式展示。
  • a：输出变量 a 的值。由于 cout 已经被设置为十六进制输出模式，所以 a 的值会以十六进制形式显示。
  • endl：在输出流中插入一个换行符，并刷新输出缓冲区，使得输出立即显示在目标设备上（例如屏幕）。

从输出结果可以看出，与在开头部分分析的一样，输出的十六进制为 c0f00f46，这表示无符号数最高位不是符号位，而就是数的一部分。

有符号数和无符号数的使用建议

1. 当明确知道数值不会是负数时，建议使用无符号数。
2. 当需要表示的数可能为负值，应使用有符号整数。
3. 如果预期算术运算可能产生负数结果，使用有符号整数可以避免无符号数溢出的问题。
4. 无符号数可以表示比相同大小的有符号数更大的正数值。